双壁钢围堰施工工艺工法(后附图片)

1 前言

1.1 工艺工法概况

我国在20世纪70年代修建九江大桥时，首创双壁钢围堰的围堰形式，在简化施工工序、缩短工期方面有了新的突破。目前双壁钢围堰已成为我国桥梁深水基础施工广泛采用的工艺之一。 1.2 工艺原理

双壁钢围堰是一个带有刃脚的圆形双壁水密井筒钢结构，它既是钻孔桩施工的作业平台，又是承台施工的隔水结构。与无底钢套箱相同都无底板系统，双壁钢围堰的侧面双层壁板结构，通过刃脚直接插入河床，并通过吸泥下沉至设计标高。由于双壁钢围堰刚度大，可直接在其顶部铺设钻孔工作平台，待钻孔桩施工完成后，浇筑封底混凝土、围堰内抽水，在无水状态下施工承台混凝土。 2 工艺工法特点

2.1 结构刚性大、能承受向内、向外的压力，能承受较大水压，施工安全可靠。

2.2 圆形双壁钢围堰对内支撑要求不高，吸泥、灌水下沉和清基，较为方便。 2.3 钻机平台可直接放置在钢围堰的顶部，适宜于大型旋转钻机。 3 适用范围

适用于各种河床的河流、湖泊、水库的深水基础施工。 4 主要技术标准

《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10002.5） 《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB 10415） 《铁路桥涵施工规范》（TB 10203） 《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1） 《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（TB 10303） 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50） 5 施工方法

根据设计图纸在工厂中分块加工,按互换件和对号入座的办法制成块件,检查格后运至现场，分层按号进行组装焊接,待检查合格后浮拖至墩位处，通过灌水、

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节段拼接下沉着床，然后采取配重、吸泥下沉至设计标高。围堰精确定位后对围堰内部采用吸泥机进行基底清理，在围堰上铺设钻孔桩施工平台，埋设护筒，灌注水下封底混凝土。进行钻孔桩施工；围堰内抽水，进行承台混凝土施工。 6 工艺流程及操作要点 6.1 施工工艺流程

双壁钢围堰施工工艺流程见图1。 挂设锚绳 抛锚、缆风绳固定钢围堰 吊运设备准备 钢围堰浮运、拖拉至墩位 第一节钢围堰下沉 测量放样、仪器观测 钢围堰精确定位 钢围堰拼装 综合检查 钢围堰设计 河床面标高的准确测量 钢围堰加工 其余各节依次接高 钢围堰就位后的整体纠偏、定位、堵漏 围堰着床 检查围堰的倾斜和偏位 浇注钢围堰井壁混凝土、配重或吸泥下沉、清淤就位 围堰顶搭设钻孔工作平台、埋设护筒 灌注封底混凝土、钻孔桩施工 围堰内抽水、承台混凝土施工 钢围堰拆除 图1 双壁钢围堰施工工艺流程图

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6.2 操作要点

6.2.1 双壁钢围堰设计 1 水文地质技术参数的选择

处于大江大河上的桥梁基础工程，墩位处往往水深流急，地质条件复杂，水流冲刷较深，施工难度会更大一些；目前在各类基础施工中多采用钢围堰作为承台施工的挡水结构，钢围堰施工具有易加工、速度快、周期短的特点。着床型钢围堰通常采用双壁结构，一般适用于泥沙淤积河段承台淹埋于河床内（承台底面底域河床面）或承台底面虽高于河床面单河床覆盖层较浅的桥梁基础施工。

调查水深、流速、流向、浪高、涨落潮、一般冲刷深度、局部冲刷深度、风向及风力大小、河床地质等情况作为钢围堰结构设计及锚锭系统设计的资料。

2 双壁钢围堰壁板及加劲肋技术参数的选择

双壁钢围堰壁板及加劲肋均按塑性结构计算选择，一般内、外壁板厚度5～6mm，竖向加劲肋为一般为角钢∠63×63×6或∠75×50×6。

3 组拼作业平台、钻孔作业平台选择

钻孔作业平台均直接放在钢围堰上口，根据钻机布置的需要，钻孔平台可为万能杆件拼装，也可用型钢组拼。

4 锚锭系统的选择

为保证钢围堰下沉时能准备达到设计位置，应设置锚锭系统。锚锭系统一般选择由定位船、导向船、锚缆设施组成。具体选择与施工区的流向、流速、河床表层土质有关。

5 封底混凝土选择

封底混凝土主要承受钢围堰和封底混凝土浮力，以竖向荷载为主。以计算封底混凝土的拉应力和剪应力满足要求选择合适的厚度和混凝土强度。

6 主要检算项目及方法 双壁钢围堰的荷载取值：

水平荷载：静水压力+流水压力+风力+其他。 竖向荷载：结构静载+封底混凝土自重+浮力+其他。

主要计算工况：围堰拼装起吊、围堰结构计算、封底混凝土施工阶段计算、抽水后围堰封底混凝土抗浮计算等。

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1）壁板计算

壁板以承受水平荷载为主，其最不利受力工况为抽水阶段。壁板可看作是由加劲肋角钢支撑的多跨连续梁，其荷载为均布水压力q，取跨中及支点处的弯矩均为

（l1为加劲肋间距）。

水压力由静水压力和动水压力组成： 静水压：度）

（h为围堰计算水压高

动水压：

式中 K——钢围堰形状系数，圆形0.73；

——迎水面积；

——水的容重（kN/m³）； ——流速（m/s）；

g ——重力加速度（9.81m/ s2）。 图2 加劲角钢与壁板组合 2）竖向加劲肋计算。

竖向加劲肋计算是以水平桁架为支撑的多跨连续梁,计算时可按三跨连续梁计算：MK1q1l22，VK2ql2（K1取0.1，K2取0.6，q1为作用在单根竖肋上的水压可按均布计算，l2为水平桁架层间间距）根据上述两公式计算竖肋的弯矩、剪力。

竖向加劲肋计算截面按竖向加劲角钢与壁板组合计算，见图2。 组合截面惯性矩：

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式中 F1——竖肋截面面积； I1——竖肋惯性矩；

F2——壁板截面面积； I2——竖肋惯性矩。

组合截面的抗弯模量：

竖向加肋劲肋的弯曲应力

计算：

竖向加肋劲肋的剪应力计算：

3）水平桁架计算。

水平圆形桁架由内、外侧圆环钢板和斜杆组成，内、外圆环钢板相当于水平桁架的上、下弦杆。水平桁架结构示意图见图3。

图3 水平桁架结构图

（1）水平桁架斜杆计算。

斜杆轴力S：

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式中 l2——为水平桁架层间距。

斜杆的强度：

式中 S ——斜杆轴力，

F1——斜杆截面面积，

1 ——压杆稳定系数。 （2）水平桁架平环板计算。 水平环板轴力N：

弦杆强度：

式中 N ——环板轴力，

F2——环板截面面积，

2——压杆稳定系数。 4）双壁钢围堰接高、下沉、着床验算

围堰下沉阶段主要与静载有关，以竖向荷载为主。钢围堰在接高下沉、着床过程中应按各工况先行计算，按下述步骤和方法进行：

（1）钢围堰接高计算压重时应考虑壁板对接时内、外侧方便施焊，入水下沉围堰的顶面距工作平台距离合适，即有合适的干舷高度。

（2）为保持每次接头在设计位置，通过计算入水钢围堰自重加上待接钢围堰重，算出分仓灌注混凝土量或灌水量，压重下沉。

但应遵循在着床前必须将刃脚灌满混凝土。其余壁仓内灌注砼或灌水量依据浮力和围堰着床处覆盖层厚度确定。

5）双壁钢围堰高度确定

钢围堰高度H：H=施工水位-承台底标高+封底砼厚度+0.5～0.7m 6）局部冲刷验算

一般围堰着床后，根据设计图纸确定围堰着床刃脚范围是否在局部冲刷线内，若冲刷较为严重（局部冲刷深度较刃脚着床后位置还要低），均采用抛沙或抛投

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块石防护。未进行局部冲刷验算。

7）封底混凝土验算

封底混凝土与钢围堰相连,宜按周边简支圆板承受均匀荷载,计算板的中心弯矩Mmax，求出封底砼的厚度h。

式中 h——封底混凝土厚度（mm）；

K——安全系数，按抗拉强度计算的受压、受弯构件取K=2.65； Mmax——板的最大弯矩（kN.m）；

B——板的单位宽度，一般取1000mm； P0——静水压力形成的荷载 Fct——混凝土抗拉强度设计值（ R2——钢围堰内圆半径（m）；

D——水下混凝土可能与井底泥土掺混的增加厚度 D=0.3～0.5m。 封底混凝土厚度计算确定后，还应与抗浮计算后需要的最小封底混凝土厚度进行比较，取其大者。

8）双壁钢围堰抗浮计算

双壁钢围堰的抗浮计算为钢围堰静载G（含钢围堰自重、封底混凝土重、壁仓内混凝土重、壁仓灌水重、桩基重或钢护筒与封底混凝土握裹力）应大于钢围堰所产生的浮力F。

即

； ）；

双壁钢围堰在抗浮计算时注意以下两点：

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（1）桩基与岩层的摩阻力应不计算，作为安全诸备。

（2）桩基重与钢护筒与封底混凝土握裹力应进行比较，取两者中小值。 9）锚碇系统验算

锚碇系统是钢围堰在水中悬浮状况时固定其位置的重要设施，对围堰施工的成败起着关键作用。随着钢围堰的下沉，水流涡漩对钢围堰的推力越来越大，为了克服水流阻力和风阻力，使钢围堰准确定位和顺利下沉，应配置合理、经济的锚碇系统。

（1）锚碇的主要组成及作用。

双壁钢围堰锚碇系统一般由导向船及拉缆，前后定位船及其主锚、尾锚、边锚和下兜缆组成。

①定位船。

为钢围堰定位用，一端直接和锚索相连接固定船位，另一端用缆索和导向船、围堰相连。船上设置滑车组应用于收、放缆索调整围堰位置，定位船应在上、下游设置。

②导向船。

导向船体系既作为调整、确定钢围堰位置的约束体系，也作为基础施工的辅助工作平台。一般配置在钢围堰两侧，两艘导向船用万能杆件或型钢支架联结梁连成整体.

③主锚。

主锚承受钢围堰锚碇系统顺水流方向的水流阻力和风阻力，是保证钢围堰安全稳定的主要结构物。

④边锚。

边锚布置于定位船和导向船两侧，主要作用是调节和控制定位船、导向船在垂直水流方向的位置，承受侧向水流阻力和风力。

⑤尾锚。

尾锚顺水流方向分别布置在导向船和后定位船尾部，主要作用是抵御潮水影响，保证钢围堰锚碇系统在水流方向上的稳定。

⑥拉缆。

前后定位船与导向船之间均设有拉缆，其作用是将钢围堰和导向船体系所受

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外力传给主锚和尾锚，起到固定钢围堰位置的作用。

（2）锚碇系统计算。 ①船只水流作用力R1。

式中

——船只水流作用力

）

V——水流速度（

——摩擦系数，铁驳f0.17

（

为船长，为吃水深度，B为

S——浸水面积

船宽）

——阻力系数，方头取

——船只入水部分垂直水流的投影面积

——船只数量 ②钢围堰流水阻力R2。

式中 K——水流阻力系数，取k=0.75；

——水的容重

V——水流速度（m/s）；

A——围堰入水部分在垂直于水流方向的投影面积（㎡）；

——重力加速度

。

；

③钢围堰风阻力R3。

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式中 K1——为设计风速频率换算系数K1=1.0；

K2——为风载体型系数K2=0.8； K3——为风压高度变化系数K3=1.0； K4——为地形、地埋条件系数K4=1.0；

ω0——为基本风压值ω0=500Pa； F——为挡风面积（m2）。 ④定位船风阻力R4。

K2取0.8，n为定位船数量，其余系数同上式。

⑤导向船风阻力。

系数同定位船风阻力。 总阻力R主：

⑥锚重计算。

锚的选择应综合考虑抛锚区内水深、河床覆盖层土质类别等情况，并先预估抛锚区范围，然后在抛锚区内进行调查，看有无影响抛锚的异物或其它设施。

锚重G覆盖层为砂土时：

铁锚：G=R主/5；钢筋混凝土锚：G=1.5R主。 每个主锚受力：⑦主锚链计算。

㈠ 采用普通有横档锚链，链条直径：

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（P为锚数）

式中 k——安全系数K=4；

P——拉力（kN）。 ㈡ 锚链长度⑧锚索计算。

㈠钢丝绳容许拉力计算：

式中

——为钢丝绳破断拉力换算系数，对6×37钢丝绳取0.82；

，h为锚索马口与锚位处河床标高差（m）。

Fg——钢丝破断拉力总和，k为安全系数，k=3～6； P——钢丝绳实际拉力。

㈡锚索长度计算

长锚索： 式中

——锚索长度（m）；

H——锚索马口与锚位处河床标高差（m）； R——总阻力；

q——钢丝绳或锚链在水中的重力kN/m，按在空气中的重量的0.7计。

短锚索： 式中 ——锚船马口至锚位的水平距离（m）；

、

、、符合意义同长锚索公式。

㈢边锚计算。

导向船组边锚、定位船边锚分别按导向船组和定位船顺水流向受力的50%计

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算，其计算方法同主锚。

㈣钢围堰下兜缆计算。

当钢围堰下沉时，为抵御水流阻力，保持钢围堰的竖直，应设下兜缆见图4。

图4 钢围堰下兜缆示意图

下兜缆阻力T：

式中 R2 ——为钢围堰入水部分的水流力。

a、b——分别为R2 的作用力点与下兜缆作用力点至钢围堰导向船组

下游联结梁支点的距离。

10）组拼作业平台、钻孔作业平台验算

水上作业平台是为深水桩基施工服务，设计时需考虑河床地貌、地层、汛情、涨落潮、航道等情况。

（1）作业平台分类。

双壁钢围堰钻孔灌注桩基础的施工为先下钢围堰后成桩的施工方案。作业平台分为浮动施工平台和固定施工平台两种。

（2）钻孔作业平台在功能上应满足的要求。 ①满足钻机成孔工艺与设备布置的要求。

②必须保证清孔、水下混凝土灌注等成桩工艺与设备布置的要求。 ③保证围堰、承台顺利施工。 ④保证作业人员良好的工作环境。

⑤平台不受一般汛情和小涨落潮的影响，以确保安全施工，不影响施工进度。

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⑥平台为临时结构，应便于安装、拆卸与迁移，可重复利用。 6.2.2 双壁钢围堰的加工制作及检查验收 1 双壁钢围堰的加工制作

材料进场→材料检查验收→编制加工工艺指导书→加工工艺交底→下料→水平桁架加工→1/8单块骨架加工→底节整节钢围堰拼装→焊缝水密检查→整节质量验收合格→吊装下放入水→第二节整节加工完成→第二节质量验收合格→吊装至现场→第二节与底节现场对接→对接焊缝水密检查→第三至最后节对接完成。

1）单根（块）构件的下料

双壁钢围堰单个构件包括水平桁架内、外环板、水平桁架斜杆、刃脚内、外侧壁板、刃脚扇形板、隔仓板、隔仓板加肋、吊耳构件。

板件均采用半自动氧、乙炔火焰切割机下料，杆件采用冲床和手工乙炔火焰切割下料。

2）单元结构的加工

单元构件加工应根据设计图纸结合起吊能力分块加工。加工应遵循先加工刃脚构件后加工其它普通段。

（1）单块水平桁架加工。

水平桁架是用钢板作胎模组焊，胎模上应设压板，控制水平桁架与水平斜杆焊接时板面波浪变形。

（2）整节分块构件加工。

将焊接好的单块水平桁架按设计图纸规定的层间间距在钢靠模上布置好，与竖肋焊接，组焊为整节分块。组焊分块构件时应严格控制层间距离，防止围堰整拼装时接头错位。

（3）刃脚加工。

刃脚内、外侧厚板应用卷板机分块压制成形。 （4）整节拼装。

整节拼装应在混凝土样台上进行，样台基础要牢固，在内、外壁板范围内应预埋钢板，样台表面应平整，并分点对样台抄平。组拼应注意内、外防水壁板、水平环板、水平斜撑分块断面应错缝。

2 检查验收标准

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1）焊缝质量的检查验收标准

（1）水平环板和刃脚处的内、外侧板组焊焊缝质量应达到国标二级焊缝，其余焊缝均应达到国标三级焊缝及以上标准。

（2）所有内、外壁板焊缝，隔仓板焊缝均应按图纸施焊，并要求水密。必须通过煤油渗透试验并符合要求。

2）结构尺寸的检查验收标准

（1）双壁钢围堰轴中心线偏差不得大于1/500，每节直径误差：顶面不超过±20mm，底面不超过：-20mm。

（2）环形板焊接后翘曲变形不得超过±5mm。 （3）每节的倾斜度不大于2‰。 （4）拼装要求。

上、下隔仓板对齐，各相邻水平环形板对齐，上、下层竖向加劲肋角钢必须和水平对接环板焊牢。

3）水密性能的检查验收标准

钢围堰的水密性能检查用煤油渗透试验，即在壁板焊缝外侧刷石灰，壁仓内焊缝刷煤油进行检查，不允许有渗油痕迹，渗漏处必须重焊。

6.2.3双壁钢围堰的测量放线

双壁钢围堰拼装时以平台中心为基准。底节钢围堰拼装时通过下口中心与刃脚平面的垂线作中心线，控制钢围堰上口半径，以后各节接高皆以此中心线进行放样和校核。

双壁钢围堰底节吊放入水后，测量人员应根据线路的中心在钢围堰顶层环板上标注出中心十字线，并应将钢护筒定位架中心线测量引至顶面。分节加工成型的钢围堰应在内壁对称作四条高度标尺，以便于下沉时观测钢围堰入水深度和垂直度。

6.2.4双壁钢围堰的运输 1 大吨位缆索吊机整体吊运

根据钢围堰分节最大吊重和水下切割拆除吊运至解体作业场的高度要求对缆索吊机进行设计、施工、检查、试吊后方可投入使用。缆索吊机设计时的缆索中心线应与线路中心线设计一致，钢围堰的拼装平台中心与缆索中心线一致，吊运

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时不准歪拉斜吊，不准在重物上、重物下站人。围堰吊离地面0.2m后停留10min，经检查无异常后进行起运。运至墩位停止摆动后徐徐下放，对位入水。吊运第二节及以后各节段时，待上、下节拨正对齐，上节轻轻搁在下节钢围堰上，等上、下节联接牢固后才能摘走挂钩。

2 岸滩处滑道入水方式的浮运

在岸滩处将已加工好的双壁钢围堰利用滑道和慢速卷扬机牵引下水其施工步骤如下：

首先制作滑道，滑道应伸入河床一定距离，设置约-0.5%的纵坡，以便围堰节段下滑。水上滑道可用圆木或型钢作架，排架上以20×20cm的方木作横梁，横梁上铺设工字钢作纵梁，纵梁上再铺设横向枕木，纵向用钢轨作滑行轨道。

用千斤顶顶升围堰，将滑道伸入其下，推入运输平车就位固定好，然后放松千斤顶，使围堰节段落在平台上，再解除平台制动，卷扬机牵引拖至滑道尽头，再用浮吊吊离滑道浮运就位。

3 船坞入水方式的浮运

在船坞上拼装好钢围堰，船坞退出, 围堰自浮,然后浮运至墩位处。 6.2.5双壁钢围堰的组拼 1 缆索吊机辅助组拼

若钢围堰在施工现场加工，可利用缆索吊机辅助组拼。一般是在索道下设拼装场地，吊车将拼装好的分块件吊至索道下方进行。但通常索道不能歪拉斜吊，索道的吊装范围较小，一般不常用。

2 水上浮吊辅助组拼

钢围堰采用在墩位现场原位制作时，由驳船将块件运至墩位的平台上拼装。钢围堰由水上浮吊吊装单块块件，在加工拼台上拼装为整节。

3 墩位处龙门吊机辅助组拼

在大型桥梁双壁钢围堰施工时，钢围堰的拼焊、下沉、定位，是一座由两艘大型铁驳用上、下游连接梁和仓面平面联接系组成的双体浮式平台。上设两台大型龙门吊机。工厂制造的钢壳底层块件即在拼装船上拼焊成整体，再随同导向船浮运到墩位，钢壳底节上部节段由龙门吊吊装组拼。围堰用龙门吊起吊下沉，起吊前应调整各吊点的吊绳，使围堰顶面保持水平，再吊至定位框内匀速徐徐下放。

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6.2.6双壁钢围堰水上定位锚碇系统 1 锚碇的主要组成

双壁钢围堰锚碇系统由导向船及拉缆、边锚；前后定位船及其主锚、尾锚、边锚和下兜缆组成。

2 锚碇系统计算

按钢围堰下沉至即将着床状态（仍为悬浮体系）锚碇系统受力最大进行计算，边锚、尾锚按主锚受力的50%进行计算。

3 锚碇系统施工 1）前定位船抛锚定位。

2）后定位船临时定位。用拖轮将后定位船顶推至前定位船尾部并与其临时系结，过拉缆到后定位船与临时滑车组系结，然后用拖轮协助将后定位船溜放到墩位处，抛设边锚、尾锚。

3）导向船组及围堰由江边起重码头浮运到墩位处，过缆、锚碇好导向船组，后定位船溜放到下游设计位置。

4）抛设剩余锚，调整收紧各锚绳、拉缆，使锚碇系统处于稳定状态。 6.2.7双壁钢围堰壁仓混凝土浇注 1 壁仓混凝土浇筑高度确定

壁仓混凝土浇筑高度由以下两方面确定：一是水平环板及内、外壁板强度需要，二是抗浮。

2 壁仓混凝土浇筑

壁仓混凝土浇筑分直接浇筑和水中浇筑两种形式。 6.2.8双壁钢围堰加水、下沉、着床、清淤就位 1 双壁钢围堰加水下沉

在首节钢围堰锁定后，向其隔仓内灌注混凝土或加水等措施以压重下沉和调平围堰，并预留一定的干舷高度，使其处于待拼次节段围堰的状态。以后每一节段船运到围堰旁，由浮吊起吊与前一节进行焊接，每接高一节即均匀下沉，并予留相应的干舷高度，以便接高下一节时施焊作业。

1）抽水设备选择

抽水设备根据施工工况配制。一般是依据快速着床是所需时间和所抽水的量

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确定。

2）下沉速度控制

围堰在加水下沉中，当刃脚距河床面0.5m左右时，停止灌水下沉进行纠偏。当位置正确，经一夜观测未发生变化，河床无大的改变时即迅速灌水下沉着床。

2 双壁钢围堰纠偏

钢围堰在下沉过程中由于受水流及风力等的影响，围堰要偏离设计位置，应对钢围堰进行纠偏。

1）纠偏措施选择及实施

双壁钢围堰常采用的纠偏方法如下：

（1）在钢围堰刃脚上方水平桁架处设围堰纠偏缆，下方设纠偏锚上的转向滑车和定位平台上的卷扬机联接。将两侧纠偏缆同时收紧、放松，或一侧松、一侧紧达到纠偏目的，如图5所示：

图5 围堰纠偏示意图

（2）调整隔仓水。用抽水机往钢围堰高的一侧隔仓内加水，把低的一侧隔仓内的水抽出，利用两侧重力不同，使钢围堰水平，此方法应保证隔仓与隔仓间、隔仓与隔仓外水头差在允许范围内。

（3）用吸泥机在钢围堰的刃脚处不均匀吸泥，利用钢围堰高低两侧下沉量所受阻力不同，而使钢围堰纠正。

（4）采用在8个隔仓中灌注隔仓混凝土进行调平。 2）纠偏的标准

公路桥涵规定,双壁钢围堰定位落底的最后容许偏差为： （1）倾斜度不得大于围堰高度的1/50。

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（2）中心位移不得大于高度的1/50+25cm。 （3）平面扭角不得大于2°。 3 围堰吸泥下沉

1）吸泥下沉工艺和控制标准

围堰着床后下沉初期，入土围堰嵌固较浅．重心偏高，最易产生水平滑移和倾斜。围堰的倾斜如不及时调整就会偏位，随着入土加深调整更加困难，偏位更加严重，所以在下沉初期应以纠正围堰底口中心偏位为主，调整倾斜为辅。控制围堰底口中心偏位不大于20 cm；此时围堰的倾斜率可适当放宽，控制在2％以内。

在围堰下沉中期，刃尖入土深度较深时围堰嵌固深度逐渐增加趋于稳定。此期间调整围堰偏位比较困难，为保持偏位不再增加，应控制围堰倾斜为主．控制围堰倾斜在1%以内，最大不超过1.5%。

在围堰下沉后期，要采用均匀吸泥方法，严格控耐泥面高差不大于1m。控制围堰最大倾斜不大于1%，保证围堰均匀稳定地下沉，当刃尖高程接近圆砾土顶面时，应以清基为主。在围堰顶面布置方格网，按方格网坐标点布置吸泥机逐点均匀吸泥、清基。

围堰下沉过程中．要随时测量记录围堰总高度、刃尖高程、中心偏位、顶面高差、围堰内外泥面、河床高程变化情况、围堰内外水头差等有关资料发现问题要及时分析总结，制定对策。

钢围堰着床后，要继续灌水压重，使刃脚切入覆盖层中，稳定在河床上。 2）钢围堰一点（多点）接触河床后的支垫

钢围堰下沉一点触岩后,其余悬空部位用工字钢或者钢板焊成的楔形盒子支垫，用麻袋混凝土填塞围堰内刃脚，围堰外周围抛填片石钢筋笼护脚，保持钢围堰位正、平稳,并防止水流、泥沙进入围堰内。

3）钢围堰快速着床的技术措施

在刃脚距河床面0.5m时停止下沉,用全站仪观测围堰顶上顺桥向上两个点，调整围堰的倾斜和偏位。直到两点的实际坐标与设计计算坐标相符合为止实现围堰精确定位后，应同时起动抽水机加速对称在围堰内灌水，使围堰尽快落入河床。围堰入河床进入稳定深度后，解除下层拉缆。

4 双壁钢围堰内清基

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围堰清基是为了水下封底混凝土与基岩面结合紧密，避免出现泥砂夹层，防止钻岩时产生漏沙现象。离围堰内壁较近的桩位是清基的重点范围，不可忽视。

1）吸泥机清基

围堰内清基一般采用2台Φ250 mm 直管吸泥机吸出围堰内壁范围内的淤泥和泥沙。利用1台Φ420 mm 吸泥机吸出较大的卵石和砂砾胶结块；配备1个弯头吸泥机辅助吸出刃脚斜面下的泥砂。直管吸泥机的清基顺序是从围堰中部开始，逐渐向围堰内壁移动吸泥；弯头吸泥机吸泥时，注意弯头不要直接对着刃脚与岩面的接缝长时间地吸泥，以免将刃脚处的堵物吸走，引起涌水翻砂。封底混凝土厚度范围内钢围堰内壁上的淤泥由潜水员用高压水管冲洗，并用钢刷拉毛封底混凝土范围内钢围堰的内壁，以利于封底混凝土与围堰壁结合紧密。

清基时，注意保持围堰内外水位一致．必要时采用水泵补水，防止翻砂影响清基效果。在清基过程中，应防止围堰倾斜扩大。清基后期，潜水工要配合吸泥和打捞．采用逐段清理、逐段检查的方法。清基后要达到以下标准：

（1）清基后露出岩面的范围不小于围堰内壁直径，围堰刃脚斜面露出长度不得小于1.4m。

（2）岩面淤砂厚度小于5cm．且成片面积小于2m2 ，且各片之间不能相通。 清基完毕．要按方格网坐标点逐点量测岩面的高程，然后绘出等高线，以供封底前布设钢护筒用。

2）挖土船（吸泥船）吸泥清基

当围堰内工作空间较为空旷时,可采用挖土船（吸泥船）清除围堰内淤泥，但应配备1个弯头吸泥机辅助吸出刃脚斜面下的泥砂。

3）潜水工水下射水辅助作业

在较坚硬的土层中利用抓斗或吸泥机在围堰内除土时，一般需辅助以高压射水松动及冲散土层，以便吸出，提高吸泥效率。在吸泥下沉时，当局部地段难于定点定向射水时，可用潜水工水下掌握操作，同一个围堰内仅能同时开动一套射水设备，且不应同时进行除泥或其它吊装作业。

射水深度的控制，原则上与除泥深度相同，特别是在近刃脚处射水时，射水嘴不宜低于刃脚底面。射水压力一般在10～25kg/cm2。

6.2.9双壁钢围堰钻孔作业平台搭设

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1 作业平台的选择

双壁钢围堰钻孔作业平台直接支承在钢围堰顶面，根据围堰尺寸及工地现场材料确定作业平台形式，作业平台形式拼装有三种形式：万能杆件组拼承重结构形式、贝蕾梁、军用梁组拼承重结构形式、型钢承重结构三种常用作业平台。

2 作业平台搭设 1）作业平台整体吊装

作业平台整体吊装搭设一般按以下步骤：

（1）放线。在钢围堰顶面按基础中心放出十字线，以十字线为准，放出作业平台支座位置。

（2）在钢围堰顶部安设好支座，用它支承施工平台，使平台自重及平台上的钻机等施工荷载经围堰传至基底。

（3）在墩旁样台上进行万能杆件支架网架现场拼装。

（4）在网架四角设置四个吊点，整体吊装万能杆件网架至平台支座上方，慢慢下放，对线就位。

（5）安装顶上纵横分配梁。 2）作业平台墩位组拼

作业平台在墩位组拼按以下步骤进行：

（1）先在钢围堰顶部用型钢塔设临时人员操作工作平台。

（2）放线。在钢围堰顶面按基础中心放出十字线，以十字线为准，放出作业平台支座位置。

（3）在钢围堰顶部安设好支座，用它支承施工平台，使平台自重及平台上的钻机等施工荷载经围堰传至基底。

（4）利用现场起吊设备拼装支架网架。 （5）安装支架上方纵、横向分配梁及走道板。 6.2.10钢护筒吊装 1 钢护筒定位导向系统

为保证钢护筒安装位置正确，应在围堰内安装钢护筒定位架。钢护筒定位架设计时根据桩的排列位置设计成空间桁架结构桁架高度1～1.5m。在导向架顺桥向与横桥向的轴线方向焊有4个与钢围堰连接的拉带，下放时与预先在第二节钢围

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堰内壁的纵、横轴线方向焊上的4个牛腿相连。4根拉带的长度根据定位后的钢围堰平面偏差以及钢围堰的垂直度而定，以免除钢围堰就位后的偏差对钢护筒定位产生的影响。

浮吊或其它吊装系统把导向架整体吊入钢围堰内，临时用钢绳悬挂在钢围堰井口处并调整其水平位置满足要求，把导向架缓慢下放到设计高度，放在围堰内壁牛腿上。由潜水员入水把第一层导向架拉带与牛腿相连。再安装第二层护筒定位架。

2 钢护筒整根吊装或分节吊装

钢护筒整根吊装工艺：定位架安装好后，直接吊插钢护筒入定位架内，下沉至岩面。

钢护筒分节吊装工工艺：钢护筒若需分节吊装,首节以现场起吊能力控制，工厂加工完成后运往施工现场以前，在钢管适当位置处设置吊耳，对接处应开V形坡口，用于护筒对接。

钢护筒下沉到岩面后,由潜水员下水将护筒底与基岩表面有空隙的地方用砂袋封堵严实。然后可在护筒内填一定厚的砾砂，以防止灌注封底混凝土时，混凝土挤压护筒。

3 缆索吊机辅助吊装

采用缆索吊机吊插钢护筒，在钢护筒吊离地面20cm，停留10min经检查无异常情况后进行起运。当运至墩位待钢护筒停止摆动后徐徐下降，对位后入水。

4 浮吊辅助吊装

采用浮吊辅助吊插护筒时，用汽车将加工制作好的钢护筒运至临时码头，用驳船运至墩位水域，根据设计的吊点，用浮吊直接起吊钢护筒对位后入水。

6.2.11双壁钢围堰清基及水下混凝土封底

当钢围堰刃脚距岩面最近点约1米左右时即进入清基阶段，清基采用2台吸泥机按方格网座标划分的区域逐块进行吸泥，并辅助以高压射水，直至将基岩面以上的泥砂清理干净，然后由潜水员下水逐块逐片检查基岩面以上泥砂情况及围堰刃脚斜面外露的高度是否达到清基标准，最后在方格网座标点测出基岩面各点标高，绘出等高线图。

清基合格后，即可进行围堰封底前的淮备工作。安装护筒固定架、钻孔钢护

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简、施工平台等。围堰内钢护筒群是按设计位置整体吊装就位的。为防止在灌注封底混凝土时护简变形或位移，护筒间及护筒固定架与围堰间均设置了支撑，并采取措施将护筒与基岩间缝隙尽量堵住，以防混凝土进入护筒内。因封底面积较大，根据现有的混凝上生产及输送能力，无法满足要求，因此采用在围堰内设隔墙的办法，将封底分成内、外圈分别连续灌注。实践证明，此措施能完全满足围堰封底的技术要求。封底混凝土采用垂直导管法灌注。浇注的顺序是先低处后高处、先周围后中部，确保混凝土面大致相同。在浇注过程中，应随时测量混凝土堆高及扩展情况，正确调整导管埋深和位置。

6.2.12 双壁钢围堰拆除

在桥墩灌注出水后，双壁钢围堰在承台以上部分钢壳应进行拆除，拆除的方法很多，根据实际情况而定。

1 水下分块切割拆除

水下钢壳拆除时，事先应根据起吊能力计算，钢壳在拆除时需分块并在加工时在分块的横向设置切割线标识。

1）潜水工水下大块切割

围堰钢壳的切除工作一般应安排在低水位时进行，这时围堰内外水头差小。若经过计算此时仅靠外壁即可承受水压，先在无水时切割内壁。然后，围堰内灌水，由潜水员在围堰内切割钢壳外壁，施工操作较为容易且安全。

切割线应设在两层水平桁架之间，为便于以后潜水员工作，切口宽度应大于70cm。内壁切割完毕后，用木条镶固在外壁板内侧，形成周圈切割线，潜水员下水沿线进行水下切割。

切割时的安全措施：

（1）切割之前，应沿围堰内壁切割线设4对支座，支座位置的内壁先作处理，以便在切割后能保持上、下部钢壳的连接，支座处连接用销接。

（2）切割前应在已筑的墩身和围堰之间设不少于两层木撑，以承受切割时或切割后围堰可能受到的水流力和船撞力。

2）缆索吊机辅助吊装出场

围堰钢壳沿整圈切割后，将上、下支座之间的连接改为插销，围堰内壁仓内隔仓上的吊耳应打开，潜水式水下检查确认切割完成后，再由潜水员水下挂好挂

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钩，待潜水员及设备撤离到安全地点，全面进行水域检查，确认无一障碍后，指挥索道起吊，并牵引至规定地点。

3）浮吊辅助吊装船运出场

围堰切割完成后，用起吊能力满足要求的浮吊吊装钢壳至驳壳船上，船运至规定处。

2 整节抽水上浮拆除

深水施工中若围堰很高，且要求多墩位重复使用围堰钢壳，无水中切割设备时，应在设计围堰时考虑整节抽水上浮拆除。 7 劳动力组织

双壁钢围堰施工技术要求高，专业性较强，要求工种多，且由于其特殊性，现场需配备专业技术人员。人员配备见表1。

表1 双壁钢围堰施工所需劳动力

序号 1 2 3 4 5 工种 技术员 领工员 起重工 潜水员 测量工 人数 4 4 4 3 3 序号 6 7 8 9 10 工种 电工 电焊工 钳工 船工 普工 人数 2 12 3 8 20 8 主要机具设备

双壁钢围堰施工机具设备主要由制作机械设备、围堰定位及导向设备、缆索吊机设备和其他吸泥设备组成，主要机具设备见表2。

表2 双壁钢围堰施工机具设备表

序号 1 2 3 机械及设备名称 等离子切割机 交流电焊机 卷板机 规格及型号 LGK-8 20mm 单位 台 台 台 数量 1 8 1 23

序号 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 机械及设备名称 氧气瓶、乙炔瓶 锚 拖船 驳船 交通船 卷扬机 吊车 空压机 吸泥机 锚揽钢丝绳 中-60浮箱 滑车组 规格及型号 30t 10t 8t 12m³ 6×3×2m 16t 单位 套 个 艘 艘 艘 付 台 台 台 m 个 个 数量 10 8 1 1 1 3 2 1 20 8 9 质量控制

9.1 易出现的质量问题

双壁钢围堰深水桩基础施工是桥梁施工的关键，在施工工序中：围堰加工、拼装、浮运(吊运)、起吊下沉、接高并在钢壳内灌水或灌混凝土、下沉至岩面、清基、安装施工平台及钢护筒、封底、钻孔、抽水筑承台及墩身、拆除上部钢围堰、墩身及墩帽继续灌注，都会出现相应的质量问题。 9.2 保证措施

9.2.1 焊缝检验措施

1 外观检验。所有焊缝均应冷却后进行外观检查，并填写检查记录。所有焊缝不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满及漏焊等缺陷，不得有外观检查不合格的焊接件，在未返修合格前不得进入下一道工序。

2 内部质量检查。对钢吊箱下方吊点位置的受力焊缝应沿焊缝进行全长超声波探伤，质量等级要求为Ⅰ级。

3 对加工件的各条焊缝要求进行密水试验。 9.2.2 精确定位

布置测量网络，在围堰下沉过程多次复测围堰中心位置及围堰四周位置，及

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时调整确保围堰标高、水平位置处于设计位置误差范围内。 10 安全措施

10.1 主要安全风险分析

双壁钢围堰基本处于水上作业，水上作业时溺水、触电等安全事故； 10.2 保证措施

10.2.1 双壁钢围堰施工钻孔桩基础是一项系统工程，安全亦属系统工程。根据系统工程的原理，针对起重安装作业、水上作业、潜水作业、焊接作业和其他施工作业等，制订操作细则，防止高空坠落、物体打击、溺水、灼伤、触电等事故的发生。

10.2.2 应对从事各工种施工人员进行安全、技术培训，通过考核才准予上岗，在工作中严格执行安全岗位责任制。

10.2.3 各级施工管理人员，管施工必须管安全，严格执行施工安全规程，确保施工人员安全。

10.2.4 各类机械、工具、设备、管线路布置有序、堆放整齐牢固，做到文明施工。 11 环保措施

针对现场实际情况，本标段施工时，不对原地层造成较大的破坏，确保当地居民的生活用水；废水排放前要经过处理并排放到远离居民生活用水区，并由环保协调部定期联系当地环保监督部门对水质进行检验，确保当地水质不被污染。 12 应用实例 12.1 工程简介

中铁一局忠江大桥11＃墩钢吊箱尺寸在国内目前是最大的；钢吊箱为圆形双壁结构，外径36m，内径33m，双壁宽度1.5m,高度34.5m。侧板自下向上分块为：7m+6m+6m+6m+6m+3.5m，侧板总重1160t。每一节又在环向分为24块，总计144块，现场拼装焊缝总长度2740m，焊接量大，所有焊缝均要求达到Ⅱ级焊缝标准，焊接质量要求高。

吊箱底板系统为自行设计的钢框架结构；框架下弦杆即底板龙骨采用H型工字钢，上弦杆、立柱、斜等为双并槽钢。底板横肋为普通12.6槽钢，底板面板为δ＝6mm钢板；底板总重265t。

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12.2 施工情况

原设计钢吊箱梁肋式底板系统工程量大，结构复杂，实施所需时间长，经我部精心优化设计，改为桁架式底板系统，吊箱底节侧板和底板在码头拼装成整体。钢吊箱底板系统原设计的梁肋式优化为桁架式后，结构轻巧，刚性大，受力性能好，用料少，拼装快，节省工期，保证了整个浮式平台结合钢吊箱施工工序的紧密结合。

12.3 工程结果评价

在原设计基础优化后的底板桁架系统，结构轻巧，刚性大，受力性能好，用料少，拼装快，节省工期，保证了整个浮式平台结合钢吊箱施工工序的紧密结合。

钢吊箱实施过程中，环节多，控制点多，通过实施前的各种计算模拟及严格的现场监控实施，仅仅用25天就完成了超大型钢吊箱的接高下沉工作，施工速度属于国内领先水平。

本项目中，对于大型钢吊箱的设计思路及设计计算，为我局今后类似施工提供了理论依据。钢吊箱施工中采取的许多关键技术创新措施如底板喇叭口的改造及底部定位措施，属于国内首创。同时，钢吊箱施工中记录的施工资料及技术措施，来源现场，数据真实有效，可以为我局今后类似工程提供翔实的参考和指导。 12.4 建设效果及施工图片

图6浮吊抛锚 图7围堰底节拼装

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图8钢围堰整体浮运 图9 进入墩位钢围堰接高下沉

图10钢围堰基底抽水

施工安全注意事项

施工安全教育培训的重要性随着项目工程的施工生产局面逐步打开，施工机械增多，劳动力增加，危险源也随之而来。更显示出强化安全教育和培训的紧迫感、必要性、重要性。不仅是特殊作业人员要进行安全教育和培训、持证上岗，包括一般工人、管理人员以及指挥者和各级领导都必须要经过安全教育和培训。

如何控制或减少伤亡事故的发生，是我们当务之急需要解决的一项重要课题。确保安全施工的关键之一是“强化对人的安全教育和培训”。众所周知，人员伤亡的发生是事故的结果，而事故发生的具体原因很多，绝大多数事故发生的原因都与人的不安全行为有关。因此，只要有不安全的思想和行为，就会造成隐患，就可能演变成事故。

解决问题的关键——强化安全教育和培训。通过各种形式的教育和培训，使施工人员树立“安全第一，预防为主”的思想，同时掌握安全施工所必须的知识和技能。然后，从人的不安全行为方面，对每起事

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故进行解剖分析，发现其事故中不同程度地存在对安全知识的欠缺和薄弱、如：由不经过基本安全教育（三级安全教育）、无专业培训、无证上岗、违章操作等等，导致的事故发生。从以上物的不安全状态和人的不安全行为显示：无安全知识，不懂安全技术操作规程，安全防护装置不具备等是导致伤亡事故的主要原因。

解决的办法或关键之一就是：“强化安全教育和培训”。目前，工地的劳务工部分又是来自经济落后的农村，绝大部分还是农民，他们的安全意识、自我保护意识差，对工地施工中的基本安全常识，特别是安全技术操作规程知之甚少，无疑给建筑工地安全施工埋下重大事故隐患，尤其是从事特殊作业的人员，其造成的事故又是重大的。因此，要避免和减少伤亡事故的发生，确保安全施工就必须强化全员安全教育和培训。

安全是我们生活的主旋律，是永恒的主题。尤其建筑行业属于伤亡事故高危行业，又具有流动性大、高处和露天作业多等特点。因而：“预防为主，安全第一”的原则和“警钟长鸣，常抓不懈”的方法是建筑行业各级领导和所有施工人员的座右铭。以上“十六”字同时也包含着安全教育培训的深刻含义。当然，安全教育是一个需要持之以恒的工作，不可能“毕其功于一役”。我们不仅要重视上岗前的安全教育，更重要的是要把安全教育培训贯穿于施工全过程，不仅特殊工种培训重要，全员教育也重要。

最后献上下列安全教育名句示警：

1、安全生产你管我管，大家管才平安。事故隐患你查我查，人人

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查方安全。

2、安全生产挂嘴上，不如现场跑几趟。安全生产月几园，违章蛮干缺半边。

3、安全人人抓，幸福千万家。安全两天敌，违章和麻痹。 4、安全两字很重要，不能忘记也不能丢。万一你把它忘了，灾难就降临在你身上。

5、安全来于警惕，事故处于麻痹。巧干带来安全，蛮干招来祸端。 6、安全警句千条万条，安全生产第一条。千计万计，安全教育第一计。

7、安全管理完善求精，人身事故实现为零。安全来自长期警惕，事故源于瞬间麻痹。

8、安全管理讲究外圆内方。

9、安全法规血写成，违章害己害亲人。 10、安全多下及时雨，教育少走马后炮。

11、安全不离口，规章不离我。安不可忘危，治不可忘乱。 12、安全编织幸福的花环，违章酿成悔恨的苦酒。

13、安全保健康，千斤及不上。安全好，烦恼少，全家幸福乐陶陶。

14、爱护职工，安全持久。

15、啄木鸟嘴尖能捉松中害虫，安全员敬业能除事故隐患。 16、重视安全，赐你幸福；轻视安全，报以痛苦。

17、不怕千日严，就怕一日宽；不怕万事细，就怕一事粗，不怕

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开头难，就怕扫尾易；不怕过程紧，就怕环节松。

18、查隐患及时整改不马虎，纠违章严肃处理不放过。 19、出门带伞防天雨，上岗遵章防事故。

20、人的生命是很宝贵的，可是，要有生命，就必须把安全放在第一位，时时刻刻都想着安全，这样才能拥有生命。 21、宁为安全多想一分，勿为违章后悔一生。

22、安全与吃饭一样重要，安全和幸福一样宝贵，安全同生命一样珍贵。

23、保安全千日不足，出事故一日有余。

24、不怕千日紧，只怕一时松。疾病从口入，事故由松出。 25、穿马路是左右看，用家电是看插头，用火是要小心，平平安安过生活。

26、大家自觉提高安全防范，享受社会带来的快乐。 27、安全一点，幸福十分，要挣钱保平安，要想富灭事故。 28、多看一眼，安全保险。多防一步，少出事故。

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